[實用新型]一種比對式多分量力傳感器校準裝置

有效

• 申請號: 202220215446.6
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN216815843U
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 陳稼寧;尹瑞多;陳元杰;謝曉斌;婁仁志
• 申請（專利權）人: 浙江省計量科學研究院
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 杭州欣知信專利代理事務所(普通合伙) 33458
• 代理人: 胡明軍

本實用新型提供了一種比對式多分量力傳感器校準裝置，包括：主基座和設在其上的主升降平臺，主升降平臺四周對稱設置有十個帶有標準傳感器的液壓式力源系統；第一到第六液壓式力源系統及主升降平臺上分別設有激光位移傳感器；夾具，其可拆卸地設于主升降臺上，夾具中間設有被校傳感器；加載頭，其設于夾具上；加載頭上設有鋼索與第一到第十液壓式力源系統相連。本發明精簡設計了校準裝置的頂部/底部夾具、加載頭和力源系統，可同時實現多個分量的組合校準，減少了必要液壓式力源系統的數目，降低了校準裝置對安裝空間的要求。

技術領域

本實用新型涉及力學測量領域，尤其涉及一種比對式多分量力傳感器校準裝置。

背景技術

隨著生產力水平的不斷提升，多分量力傳感器在人工智能、機器人、航空航天、汽車工業、重型機械、智能制造、先進醫療等領域得到越來越廣泛的應用，對多分量力傳感器的量值溯源問題也隨之浮現：利用傳統力標準機進行校準時，需要定制特殊夾具以限制被校傳感器在測試分量方向上的位移，且存在需要重復安裝、定位精度有限、無法測試耦合誤差、操作流程復雜等問題。因此，需要針對多分量力傳感器的技術特點設計專用的校準裝置。

按比對標準進行分類，國內外主流的多分量力傳感器校準裝置可分為：1.以砝碼重力為比對標準的校準裝置；2.以單分量標準測力儀為比對標準的校準裝置；3.以多分量力傳感器為比對標準的校準裝置。以砝碼重力為比對標準的校準裝置，通常以鋼索作為加載頭和力源之間的連接件。為保證測試精度，同時受到砝碼體積的限制，校準裝置對安裝空間的要求較大，故其測量上限一般不超過400kN，無法滿足大力值傳感器的校準需求，且該類裝置只能進行分級加載。以單分量標準測力儀為比對比標準的校準裝置，其力源的選擇范圍相對更廣，故而能在大幅度提升測試量程的同時保證較小的安裝空間，操作也更為方便。但因其一般通過剛性結構件將力值從力源系統傳遞給被校傳感器，故而在測試耦合誤差時，會因為附加摩擦阻力產生較大誤差。以多分量力傳感器為比對標準的校準裝置，通過直接對比被校傳感器和裝置自身的多分量力傳感器的輸出進行校準。但因為兩臺傳感器的幾何中心至少在兩個正交方向上無法重合，直接測量結果天生帶有因幾何形位產生的系統誤差。且多分量力傳感器自身亦存在溯源困難的缺點，將對裝置的后續維護保養工作產生不利影響。

綜上所述，就目前而言，如何在提升測試量程、降低串擾誤差的前提下，減小多分量力傳感器校準裝置所占的空間體積，并盡可能提升裝置后續溯源的靈活性，是該類校準裝置亟待解決的技術難題。

實用新型內容

針對上述現有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種比對式多分量力傳感器校準裝置，在保證多分量力的單獨精準加載、兩兩組合加載及其連續加載的同時，精簡了裝置結構，減少了力源系統的使用數目，增設了用以檢測被校傳感器及加載頭z向形變量的激光位移傳感器，以滿足用戶的需求。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種比對式多分量力傳感器校準裝置，包括：主基座，其設于地面上；主升降平臺，其設在主基座上，主升降平臺四周對稱設置有十個串聯安裝有標準傳感器的液壓式力源系統，標準傳感器與液壓式力源系統串聯安裝，用于力值的準確測量和控制，對這些力源進行分別控制、協同工作，實現矢量力的多個分量的同步加載和校準。

在裝置力坐標系的水平面(xoy平面)上共布置了6個液壓式力源系統，用于實現水平方向上兩個力Fx和Fy以及繞垂直方向的力矩Mz力矩。其中x和y方向分別有一對力加載單元面對面布置，x方向上的兩個力加載單元分別配置2個液壓式力源系統，而y方向上的兩個力加載單元分別配置1個液壓式力源系統。液壓式力源系統，其設置方式為：第一液壓式力源系統、第二液壓式力源系統和第三液壓式力源系統、第四液壓式力源系統對稱設在主升降臺前后，第五液壓式力源系統和第六液壓式力源系統對稱設在主升降臺左右。

在力矢量坐標系垂直方向(z向)的力加載單元共布置了4個力源，用于測量垂直方向的壓向力Fz和作用在水平面上的力矩Mx、My，第七至第十液壓式力源系統分別設在所述主基座的四角，第七至第十液壓式力源系統分別關于x向對稱軸b和y向對稱軸a對稱。